 |
||
С 1961 года
апрель месяц благодаря первому полету человека в космос стал ассоциироваться
не только с первыми весенними подснежниками, но и с космическим пространством:
что там происходит, какие нас ждут открытия? И вот подарок – в марте
этого года по всем средствам массовой информации прозвучало: «Открытие
века! Ученые подтвердили существование реликтовых гравитационных волн».
 Прокомментировать это событие мы попросили старшего научного сотрудника Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе, зам. зав. кафедрой «Космические исследования», доктора
физ.-мат. наук Александра Владимировича Иванчика. Общая теория относительности (ОТО) – современная теория гравитации, перевернувшая
ньютоновские представления об абсолютном пространстве и абсолютном
времени. Это одна из теорий, которая проверена к настоящему времени
во множестве экспериментов с потрясающей точностью. Из науки, представляющей
философские концепции современного мировоззрения, сегодня она превратилась
в науку, имеющую также и конкретные практические приложения: космические
полеты, движения спутников по орбитам, навигация – это области, в которых
учитывают эффекты ОТО. Современный
человек, использующий спутниковую систему
навигации (GPS-навигацию) при движении на машине, непосредственно почувствует
на себе последствия выключения (если такое случится) эффектов ОТО, когда
при движении в течение дня его навигатор уведет его на несколько километров
от необходимого ему места. Но несмотря на все успехи ОТО, она не перестает удивлять нас до сих пор. Такие понятия
как искривленное пространство, неравномерно текущее время, гравитационные
волны, расширяющаяся Вселенная, черные дыры завораживают любознательных
и пугают консерваторов настолько, что споры о справедливости ОТО
продолжаются до сих пор. Вот и недавно, 17 марта 2014г., на пресс-конференции
в Гарвард-Смитсоновском центре астрофизики
была озвучена ошеломительная новость о возможной регистрации проявления
первичных гравитационных волн. Гравитационная
волна – волна, порождаемая, как предполагается,
ускоренным движением гравитирующих тел, «отрывающаяся» от источника гравитации и
свободно распространяющаяся в пространстве,
приводящая к изменению (возмущению) гравитационного поля
в окружающем пространстве (т. н. «рябь пространства-времени»).
Для ученых понятие гравитационных волн уже, конечно, не является новым:
теоретически это явление возникло сразу после создания ОТО.
Косвенные признаки существования гравитационных волн были получены в
Но то, что обнаружилось сейчас – это явление грандиозного масштаба. Изучая
поляризацию реликтового излучения, ученые эксперимента BICEP2 обнаружили сигнал B-поляризационной моды в картах реликтового
излучения. Но обо всем по порядку. Реликтовое излучение, предсказанное
Георгием Гамовым в ., было впоследствии обнаружено Пензиасом
и Вилсоном, за что они получили Нобелевскую
Премию. Это излучение родилось вместе
с нашей Вселенной и представляет сейчас микроволновый фон, однородно
и изотропно заполняющий пространство нашей Вселенной. Уникальность этого
феномена для физики и космологии настолько велика, что за исследование
этого явления было присуждено уже две Нобелевские премии (вторая -
Мазеру и Смуту в 2006г.). Если подтвердится факт наличия B-моды поляризации,
то, возможно, будет и третья. Наиболее точный электромагнитный снимок
того, какой была наша Вселенная 13 млрд. лет назад, представила
команда миссии Планк в 2013г. (см.
рис.). Но чуть раньше излучения в Большом взрыве на инфляционной стадии расширения Вселенной родились и первичные гравитационные волны, длина которых после окончания стадии расширения увеличилась до размеров, превышающих размеры галактик и даже их скоплений. Прямо задетектировать такие волны вряд ли когда-либо удастся из-за их грандиозных размеров, а вот их отпечатки в виде генерации B-моды поляризации в карте реликтового излучения, кажется, удалось обнаружить. Задача исследования интенсивности реликтового излучения
сама по себе не очень проста из-за непрозрачности нашей атмосферы для
основного диапазона (суб-миллиметры), на который приходится максимум излучения,
еще сложнее измерить его поляризацию. Для этого на Южном полюсе Земли была сооружена огромная радиоантенна (см. рис.). Выбор Южного Полюса был обусловлен несколькими факторами.
Во-первых, это самое холодное географическое место на Земле,
и поэтому пары воды, которые являются одной из ключевых причин непрозрачности
нашей атмосферы, здесь максимально выморожены.
Во-вторых, ледяной покров здесь больше
двух километров над уровнем моря, что тоже способствует увеличению прозрачности.
Ну и, в-третьих, наземные эксперименты на порядки дешевле космических.
На рис. представлена карта поляризации Реликтового
излучения, полученная командой BICEP2. Сигнал оказался неожиданно большим. Этот результат должен быть подтвержден независимыми измерениями других групп, изучающих это явление. Научный мир замер в ожидании релиза Планка, который должен состояться в октябре этого года. Если результаты не подтвердятся, это будет большим разочарованием не только для команды BICEP2. Если же они подтвердятся, то это будет грандиозное открытие, которое позволит изучать первичные гравитационные волны, возникшие практически вместе с рождением Вселенной, и заглянуть в самое начало, вплоть до времен 10-16 c. |
||
